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我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

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CDer:001110880
发表于 2019-11-9 10:20 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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据中国科学院网站消息,近日,中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组(DNL21T3)研究员吴忠帅团队与中科院院士包信和团队合作开发出具有高能量密度、高柔性、高耐热性能的柔性平面钠离子微型超级电容器。

微型化电化学储能器件已被广泛认为是柔性化、微型化、智能化集成电子产品的关键电源,如遥感器、微型机器人和自供电微系统等。杂化微型超级电容器,因结合微型电池的高能量密度和微型超级电容器的高功率密度的优点,是一种新型的微型电化学储能器件。相对于金属锂,钠资源丰富、成本低廉、且钠的电化学性能与锂相似,因此,开发出钠离子微型储能器件具有重要的应用前景。

最近,该团队以海胆状的钛酸钠为电池型的负极、多孔活化石墨烯为电容型的正极,结合高压离子液体凝胶电解液,成功构建了柔性化平面钠离子微型超级电容器。通过电池型负极和电容型正极的有效耦合,该钠离子微型超级电容器能够在3.5 V的高压下稳定工作,具有高能量密度37.1 mWh/cm3和超低的自放电速率(44h,从3.5V到2.1V)。该钠离子微型超级电容器具有多方向快速离子扩散通道,极大地降低了电荷转移电阻,并显著提高了功率密度。同时,由于器件的平面几何结构和离子凝胶电解液的不可燃性,该微型器件具有良好的机械柔韧性和80℃的高温稳定性。

上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等的资助。相关研究成果发表在《先进科学》(Advanced Science)上。
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CDer:001110880
 楼主| 发表于 2019-11-9 10:22 超大游击队员 | 显示全部楼层
https://m.toutiaocdn.com/group/6755822976152650247/?app=news_article&timestamp=1573266116&req_id=201911091021560100200470120AEB7080&group_id=6755822976152650247
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CDer:001072445
发表于 2019-11-10 00:24 | 显示全部楼层
具有高能量密度37.1 mWh/cm3

这是说1立方厘米大小的该型电容器能量密度达0.0371wh~  如果做成一节18650电芯大小的话~  能有多少wh的能量密度呢~?
和超低的自放电速率(44h,从3.5V到2.1V)

电容器除了能量密度以外最怕的就是这个自放电速率了~  不知道和三元锂动力电池比该自放电速率的表现如何~
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CDer:001113018
发表于 2019-11-10 01:33 | 显示全部楼层
不明觉厉
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CDer:000254898
发表于 2019-11-10 08:35 超大游击队员 | 显示全部楼层
艾柏斯 发表于 2019-11-10 00:24
这是说1立方厘米大小的该型电容器能量密度达0.0371wh~  如果做成一节18650电芯大小的话~  能有多少wh的能 ...

能量密度和自放电速率都远不如锂电池,做成一节18650电池能量还不到1Wh,而典型的18650电池可以到7.2Wh以上最大的超过10Wh
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CDer:000712983
发表于 2019-11-10 11:35 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

本帖最后由 惨死街头 于 2019-11-10 11:47 编辑
艾柏斯 发表于 2019-11-10 00:24
这是说1立方厘米大小的该型电容器能量密度达0.0371wh~  如果做成一节18650电芯大小的话~  能有多少wh的能 ...


18650电池典型尺寸18X65.0毫米,体积计算得知16.54cc,按0.0371wh/cc计算,这种电容做成18650尺寸的电量是0.614wh。对比一下3400mah型的18650电池公称容量估算是12.5wh。
·
另外,这个电容的使用电压(3.5V)和磷酸铁锂电池(3.6V)差不多,两者对比自放电的话,这个电容大约是两天损耗40%,磷酸铁锂电池有文献测试(看这里http://www.doc88.com/p-5921283230797.html)大约在每月损耗1.5%-6.5%之间
·
所以说电容和电池的性能差距还是很大的。
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CDer:001072445
发表于 2019-11-10 15:59 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

wangbin瑟尔 发表于 2019-11-10 08:35
能量密度和自放电速率都远不如锂电池,做成一节18650电池能量还不到1Wh,而典型的18650电池可以到7.2Wh以 ...

那看来电容器类不管再怎么超级化都还是比不上动力电芯的啊~
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CDer:001072445
发表于 2019-11-10 16:02 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

惨死街头 发表于 2019-11-10 11:35
18650电池典型尺寸18X65.0毫米,体积计算得知16.54cc,按0.0371wh/cc计算,这种电容做成18650尺寸的电 ...


同体积情况下的容量远比不上18650~  不堪用啊~
而且这两天自放电40%~
电动车终究还是得用能量密度型的动力电芯啊~
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CDer:000088239
发表于 2019-11-10 17:17 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

艾柏斯 发表于 2019-11-10 15:59
那看来电容器类不管再怎么超级化都还是比不上动力电芯的啊~

超级电容的道路还有很久  几年前是真的热点啊
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CDer:001088037
发表于 2019-11-10 18:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 正业 于 2019-11-10 18:59 编辑

“该钠离子微型超级电容器能够在3.5 V的高压下稳定工作,具有高能量密度37.1 mWh/cm3和超低的自放电速率(44h,从3.5V到2.1V)。”



——哈哈,晕了啊!

           太震撼,真的非常厉害了,今后 ,电器发展的历史将改写新篇了啊!!!

               37.1 mWh/cm3(立方厘米)等于37100KWh( 度电) /cm3, ;
               37.1 mWh/cm3(立方厘米)按每公斤能量密度,每公斤约相当于200 cm3(立方厘米),约相当于7000000Wh/kg(假定材料比重为5,约0.2立方分米)的能量密度。

     。。。而且目前,新能源汽车的补贴标准视电池系统的能量密度而定,其具体政策就是,当电池系统能量密度超过120Wh/kg,就可以享受1.1倍的补贴,介于90Wh/kg和120Wh/kg之间只能享受1倍补贴。


       参考换算数据: 1GWh=1000MWh=1000000KWh=1000000000Wh
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CDer:001088037
发表于 2019-11-10 18:37 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

惨死街头 发表于 2019-11-10 11:35
18650电池典型尺寸18X65.0毫米,体积计算得知16.54cc,按0.0371wh/cc计算,这种电容做成18650尺寸的电 ...

哈哈,

你算错了没有啊?!!


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CDer:001088037
发表于 2019-11-10 19:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 正业 于 2019-11-10 19:50 编辑

哈哈,



                 新能源汽车的补贴标准制定者将大跌眼镜、张口结舌、满地找牙。。。。





刚查了一下,按照该超级电容材料钛酸钠的物理性质:
密度(g/mL,25℃):3.4;熔点(oC):1128

那,每公斤的能量密度更大!!!每公斤超级电容约294cm3(立方厘米)。

再算一下:该超级电容能量密度为:11000000Wh/kg!






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CDer:000712983
发表于 2019-11-10 21:58 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

正业 发表于 2019-11-10 18:37
哈哈,

你算错了没有啊?!!

哦,佩服佩服!大佬大佬!了不起了不起!
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CDer:001072445
发表于 2019-11-11 00:56 | 显示全部楼层

RE: 我国开发出高能量密度的柔性钠离子微型超级电容器

惨死街头 发表于 2019-11-10 21:58
哦,佩服佩服!大佬大佬!了不起了不起!

他是不是把mWh给当成MWh了啊~
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